JP4066409B2 - タップ穴検査方法およびその装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像処理によりタップ穴、つまりタップ加工により形成されためねじのねじ穴の良否を判別する検査方法および検査装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
図1は、民生機器やコンピュータ機器などに使われる機械部品のタップ穴を示している。タップ穴は、一般に、加工対象にタップ面側からドリルによって下穴加工をした後、タップによってねじ切り加工をしてねじ山を形成し、最後に開口部を面取して製作される。量産品の製造過程においては、これら下穴加工、タップ加工、面取り加工のすべてが自動化されており、このタップ穴を用いた機械部品の組立も自動で行われる場合が多いが、この時、タップ穴に所定数のねじ山が加工されていないと、ねじを完全に締め付けられなかったり、またはねじ(ボルト)締め付け工具の破損を起こしたりする。特に、この機械部品がハードディスクに使われるセンターハブなどの精密部品である場合には、このねじ山の管理が不可欠で、従来は抜き取り検査によって実際にねじを手作業でタップ穴に挿入し、ねじ山数を数えてしていた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記方法では、(1)手作業のため時間がかかり、また、(2)ねじの脱着時に生じるバリ、切粉が組立工程でトラブルを起こすため、検査したワークは廃棄処分としなければならず、(1)の問題と合わせて抜き取りでしか検査できなかった。そのため、全数検査が不可能で不良品の見逃しが発生する場合があった。
【0004】
このような状況から、非接触な検査方法を用いて、全自動で全数検査できるタップ穴検査方法およびその検査装置が望まれていた。
【0005】
したがって、本発明の目的は、機械部品等に加工されているタップ穴のねじ山の数、またはタップ穴のねじ深さを非接触な検査方法を用いて全自動で行えるようにすることである。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記目的のもとに、本発明は、タップ穴の内部を撮像視野としてタップ穴の中心線に対し斜め方向にセットされたTVカメラおよびスポット照明を用い、スポット照明によってタップ穴のねじ山を照射し、この照明の下でTVカメラによりタップ穴の画像を撮像し、タップ穴のねじ山に生じる輝点を画像処理装置による画像処理で数えることにより、タップ穴のねじ山数を検査する(請求項1)か、またはタップ穴のねじ山に生じる輝点のねじ深さ方向の長さを画像処理装置による画像処理で計測することにより、タップ穴のねじ深さを検査している(請求項3)。
【0007】
また、本発明は、タップ穴の中心線を中心としてタップ穴全周を指定回数で分割し、タップ穴とTVカメラおよびスポット照明とを相対的に回転させながらタップ穴の複数の画像を取得し、タップ穴の各画像毎にねじ山数を検査し、複数のねじ山数のうち、最大ねじ山数を出力値とする(請求項2)か、またはタップ穴の各画像毎にねじ深さを検査し、複数のねじ深さのうち、最大ねじ深さを出力値としている(請求項4)。
【0008】
さらに、本発明は、タップ穴の内部を撮像視野としてタップ穴の中心線に対し斜め方向にセットされたTVカメラと、TVカメラの撮像視野に向けられたスポット照明と、TVカメラによって撮像したタップ穴の画像からタップ穴のねじ山に生じる輝点を画像処理で数えるプログラム、またはタップ穴のねじ山に生じるねじ深さ方向の輝点の長さを画像処理で計測するプログラムが組み込まれた画像処理装置とでタップ穴検査装置を構成し、画像処理装置による画像処理で数えたねじ山数に基づいてタップ穴のねじ山数を検査する(請求項5)か、または画像処理装置による画像処理で計測したタップ穴のねじ山に生じるねじ深さ方向の輝点の長さに基づいてタップ穴のねじ深さを検査する(請求項6)。
【0009】
【発明の実施の形態】
図2は、本発明のタップ穴検査装置1の概要を示す。タップ穴検査装置1は、タップ穴2の内部を撮像視野とするTVカメラ3と、TVカメラ3に隣接して設置され、光軸をTVカメラ3の撮像視野に向けられたスポット照明4と、TVカメラ3によって撮像したタップ穴2の画像を画像処理する画像処理装置6とから構成されている。画像処理装置装置6は、後述するように、本発明のタップ穴検査方法に基づいて2つのプログラムを内蔵している。
【0010】
この例で、タップ穴2は、加工面すなわちタップ面の法線に対し平行に形成されているため、TVカメラ3およびスポット照明4は、タップ面に対して斜め方向にセットされている。なお、スポット照明4は、光ファイバー付きの光源5に接続されている。また、補助照明13としてリング状の蛍光灯がTVカメラ3の撮像視野外で、スポット照明4の照射の妨げとならない位置で、タップ穴2の中心線上に中心を置いて同心状態として設置されている。
【0011】
TVカメラ3の光軸7およびスポット照明4の光軸8は、タップ穴2の中心線に対して、タップ面におけるタップ中心9と交差している。ここで、光軸7と、タップ穴2の中心線とを含む平面を考える。この平面に対し直角方向から見た図2では、光軸7と光軸8は重なって見えるものとする。タップねじ最上部10の一点とこれに対向するタップねじ最下部11とを結んだ線がタップ面となす角度をθ1、光軸7または光軸8がタップ面となす角度をθ2 とすると、角度θ2 は角度θ1より大きくなければならない。その理由は、角度θ2 が角度θ1より小さいと、TVカメラ3で撮像したときに、タップねじ最下部11が手前のタップねじ最上部10の陰に入り、画像上見えなくなり、また、スポット照明4の光線がタップねじ最上部10に遮られて、タップねじ最下部11まで届かないからである。
【0012】
また、ねじ山の斜面のうち上側(開口側)の斜面12の傾きと光軸8とがなす角度をθ3 、図3のタップ穴2の平面図において、光軸7と光軸8とがなす角度をθ4とすると、角度θ3 をほぼ90°とし、かつ、角度θ4をなるべく小さくする必要がある。このようにすることで、スポット照明4からの光線は、ねじ山の斜面12でほぼ正反射し、TVカメラ3に入ることができるため、図4および図5に見られるように、タップ穴2のねじ山の斜面12に輝点14が生じるのである。
【0013】
図4は、タップ穴2の断面であり、輝点14の生じる部分を矢印により示している。これらの部分での斜面12の法線方向がTVカメラ3の光軸7およびスポット照明4の光軸8とほぼ一致するため、これらの部分が明るく見え、これが輝点14として現れる。なお、面取り部15の傾斜角がねじ山上部と異なるため、面取り部15は暗く見える。
【0014】
タップ穴2の検査時に、TVカメラ3は、スポット照明4からのスポット状の光線の下で、タップ穴2の内部を撮像視野として撮像し、その画像を画像処理装置6に送る。画像処理装置6は、検査の目的に応じて、2つのプログラムのうち何れかのものを実行する。一方のプログラムは、TVカメラ3によって撮像したタップ穴2の画像からタップ穴2のねじ山の斜面12に生じる輝点14を画像処理で数え、数えた輝点14の数に基づいてタップ穴2のねじ山数を検査するものであり、また、他方のプログラムは、TVカメラ3によって撮像したタップ穴2の画像からタップ穴2のねじ山に生じる輝点14のねじ深さ方向の長さ(輝線の長さ)を計測し、計測した輝線の長さに基づいてタップ穴2のねじ深さを検査する。
【0015】
図5の(a)は、実際のタップ穴の撮像画像例を示している。本例では、スポット照明4の他に補助照明13を用いている。補助照明13を使わなければ、画像中にはタップ穴2のねじ部の輝点14しか現れない。ここでは、タップ面におけるタップ穴2の位置(XY座標)をも確認するために、補助照明13を使って面取り部15とタップ面との境界がわかる画像を得ているが、単にタップ穴2のねじ山数またはタップ穴2のねじ深さを検査するだけなら、補助照明13は不要である。
【0016】
図5の(b)は、タップ穴の撮像画像の模式図を示している。タップ穴2のねじ山数を検査する場合には、タップ穴2のねじ山の斜面12に生じる輝点14の個数を画像処理装置6による画像処理で数えればよい。また、タップ穴2のねじ深さを検査するには、タップ穴2のねじ山数にピッチを乗じるか、あるいはタップ穴2のねじ山に生じる輝点14のねじ深さ方向の長さ、すなわち、上側の輝点上端と下側の輝点下端との距離D(不連続ないし連続的な輝線長さ)を画像処理装置6による画像処理で計測し、これをcosθ2で割ってもよい。
【0017】
以上、本発明のタップ穴検査装置1を用いたタップ穴2のねじ山数およびタップ穴2のねじ深さを検査する方法を述べたが、上記の方法ではタップによるねじの切り始め位置と検査方向(TVカメラ3の撮像方向)とが一定の関係にある場合には問題ないが、検査時に、タップによるねじの切り始め位置と検査方向とが一定でない場合には、最大で一山分のねじ山数の違いが現れ、これが計測誤差となる。これを防ぐためには、全周方向での複数回の観測が必要で、便宜上、全周を一定数だけ分割して、分割した位置毎に複数の検査を行う。
【0018】
図6は、タップ穴2の全周方向を4等分に分割し、各4等配位置毎に4ユニットのTVカメラ3とスポット照明4を配置(セット)した場合を示している。この場合、4つのTVカメラ3から取得した4つの画像から、画像処理装置6によってねじ山数、またはねじ山数あるいは輝線長さからねじ深さをそれぞれ求め、それら4つの値の内、最大の値を出力値とする。
【0019】
なお、TVカメラ3とスポット照明4は、4等配に限らず、例えば3等配で設置してもよい。また、1ユニットのTVカメラ3とスポット照明4をタップ穴2を中心として相対的に回転させながら複数枚(一定数分)の画像を取得し、必要な検査をしてもよいし、機械部品が軽量であれば、1ユニットのTVカメラ3とスポット照明4を固定して、機械部品自体をタップ穴2を中心として相対的に回転させながら複数枚(一定数分)の画像を取得し必要な検査をしてもよい。
【0020】
【発明の効果】
請求項1によれば、タップ穴の内部を撮像視野としてタップ穴の中心線に対し斜め方向にセットされたTVカメラおよびスポット照明を用い、スポット照明によってタップ穴のねじ山を照射し、この照明の下でTVカメラによりタップ穴の画像を撮像し、タップ穴のねじ山に生じる輝点を画像処理装置による画像処理で数えるから、非接触でタップ穴のねじ山数や、ねじ山数に基づくねじ深さを検査できる。
【0021】
請求項2によれば、タップ穴の中心線を中心として、タップ穴とTVカメラおよびスポット照明とを相対的に回転させながらタップ穴の画像を撮像し、タップ穴全周を指定回数で分割して複数の画像を取得し、タップ穴の各画像毎にねじ山数を検査し、複数のねじ山数のうち、最大ねじ山数を出力値とするから、TVカメラから見た時のタップの切り始め位置が一定でない場合でも非接触でタップ穴のねじ山数を正確に検査できる。
【0022】
請求項3によれば、タップ穴の内部を撮像視野としてタップ穴の中心線に対し斜め方向にセットされたTVカメラおよびスポット照明を用い、スポット照明によってタップ穴のねじ山を照射し、この照明の下でTVカメラによりタップ穴の画像を撮像し、タップ穴のねじ山に生じる輝点のねじ深さ方向の長さを画像処理装置による画像処理で計測するから、非接触の状態ででタップ穴のねじ深さを検査できる。
【0023】
請求項4によれば、タップ穴の中心線を中心として、タップ穴とTVカメラおよびスポット照明とを相対的に回転させながら画像を撮像し、タップ穴全周を指定回数で分割して、複数の画像を取得し、タップ穴の各画像毎にねじ深さを検査し、複数のねじ深さのうち、最大ねじ深さを出力値とするから、TVカメラから見た時のタップの切り始め位置が一定でない場合でも非接触の状態でタップ穴のねじ深さを正確に検査できる。
【0024】
請求項5によれば、タップ穴の内部を撮像視野としてタップ穴の中心線に対し斜め方向にセットされたTVカメラと、TVカメラの撮像視野に向けられたスポット照明と、TVカメラによって撮像したタップ穴の画像からタップ穴のねじ山に生じる輝点を画像処理で数えるプログラムが組み込まれた画像処理装置とを有し、画像処理装置による画像処理で数えたねじ山数に基づいてタップ穴のねじ山数を検査するから、従来手作業で行われていたねじ山数の検査や、ねじ山数に基づくねじ深さの検査を全自動化することができる。また、非接触な検査のためタップ穴を痛めることがなく、かつ、検査に要する時間も短いので、従来抜き取りでしかできなかった検査を全数検査とすることができ、不良品の見逃しを防止することができる。
【0025】
請求項6によれば、タップ穴の内部を撮像視野としてタップ穴の中心線に対し斜め方向にセットされたTVカメラと、TVカメラの撮像視野に向けられたスポット照明と、TVカメラによって撮像したタップ穴の画像からタップ穴のねじ山に生じるねじ深さ方向の輝点の長さを画像処理で計測するプログラムが組み込まれた画像処理装置とを有し、画像処理装置による画像処理で計測したタップ穴のねじ山に生じる輝点のねじ深さ方向の長さに基づいてタップ穴のねじ深さを検査するから、従来手作業で行われていたねじ深さの検査を全自動化することができる。また、非接触な検査のためタップ穴を痛めることがなく、かつ、検査に要する時間も短いので、従来抜き取りでしかできなかった検査を全数検査とすることができ、不良品の見逃しを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】タップ穴の断面図である。
【図2】本発明のタップ穴検査装置1の側面図である。
【図3】本発明のタップ穴検査装置1の要部の平面図である。
【図4】タップ穴の断面での輝点発生位置の説明図である。
【図5】(a)タップ穴の撮像画像の例であり、(b)タップ穴の撮像画像の模式図である。
【図6】4ユニットのTVカメラ3とスポット照明4の設置例である。
【符号の説明】
1 タップ穴検査装置
2 タップ穴(ねじ穴)
3 TVカメラ
4 スポット照明
5 光源
6 画像処理装置
7 光軸
8 光軸
9 タップ中心
10 タップねじ最上部
11 タップねじ最下部
12 斜面
13 補助照明
14 輝点
15 面取り部
Claims (6)
- タップ穴の内部を撮像視野としてタップ穴の中心線に対し斜め方向にセットされたTVカメラおよびスポット照明を用い、スポット照明によってタップ穴のねじ山を照射し、この照明の下でTVカメラによりタップ穴の画像を撮像し、タップ穴のねじ山に生じる輝点を画像処理装置による画像処理で数えることにより、タップ穴のねじ山数を検査することを特徴とするタップ穴検査方法。
- タップ穴の中心線を中心としてタップ穴全周を指定回数で分割し、タップ穴とTVカメラおよびスポット照明とを相対的に回転させながらタップ穴の複数の画像を取得し、タップ穴の各画像毎にねじ山数を検査し、複数のねじ山数のうち、最大ねじ山数を出力値とすることを特徴とする請求項1記載のタップ穴検査方法。
- タップ穴の内部を撮像視野としてタップ穴の中心線に対し斜め方向にセットされたTVカメラおよびスポット照明を用い、スポット照明によってタップ穴のねじ山を照射し、この照明の下でTVカメラによりタップ穴の画像を撮像し、タップ穴のねじ山に生じる輝点のねじ深さ方向の長さを画像処理装置による画像処理で計測することにより、タップ穴のねじ深さを検査することを特徴とするタップ穴検査方法。
- タップ穴の中心線を中心としてタップ穴全周を指定回数で分割し、タップ穴とTVカメラおよびスポット照明とを相対的に回転させながらタップ穴の複数の画像を取得し、タップ穴の各画像毎にねじ深さを検査し、複数のねじ深さのうち、最大ねじ深さを出力値とすることを特徴とする請求項3記載のタップ穴検査方法。
- タップ穴の内部を撮像視野としてタップ穴の中心線に対し斜め方向にセットされたTVカメラと、このTVカメラの撮像視野に向けられたスポット照明と、TVカメラによって撮像したタップ穴の画像からタップ穴のねじ山に生じる輝点を画像処理で数えるプログラムが組み込まれた画像処理装置とを有し、画像処理装置による画像処理で数えたねじ山数に基づいてタップ穴のねじ山数を検査することを特徴とするタップ穴検査装置。
- タップ穴の内部を撮像視野としてタップ穴の中心線に対し斜め方向にセットされたTVカメラと、このTVカメラの撮像視野に向けられたスポット照明と、TVカメラによって撮像したタップ穴の画像からタップ穴のねじ山に生じるねじ深さ方向の輝点の長さを画像処理で計測するプログラムが組み込まれた画像処理装置とを有し、画像処理装置による画像処理で計測したタップ穴のねじ山に生じる輝点のねじ深さ方向の長さに基づいてタップ穴のねじ深さを検査することを特徴とするタップ穴検査装置。
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